类金刚石薄膜的表面纳米划擦性能评价

无机材料学报

类金刚石薄膜的表面纳米划擦性能评价

黄立业^1,2; 徐可为¹; 吕坚²

1. 西安交通大学材料研究中心金属材料强度国家重点实验室, 西安710049; 2. 特鲁瓦技术大学机械系统并行工程实验室，法国

收稿日期:2000-10-09 修回日期:2000-11-15 出版日期:2001-09-20 网络出版日期:2001-09-20

Assessment of Nano-Scratch Resistance of Diamond-Like Carbon Films

HUANG Li-Ye^1,2; XU Ke-Wei¹; LU Jian²

1. State-Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials; Research Center of Materials Science; Xi an Jiaotong University Xi an 710049; China; 2. LASMIS; Universitie de Technologie de Thoyes; France

Received:2000-10-09 Revised:2000-11-15 Published:2001-09-20 Online:2001-09-20

摘要/Abstract

摘要： 用射频等离子体增强化学气相沉积在钛合金表面制备了类金刚石薄膜，利用纳米压入仪及其附件研究了薄膜与纳米划擦有关的力学性能．结果表明：随薄膜厚度的增加，其硬度略有增加，但增幅较小，弹性模量没有明显的相应规律；薄膜在划擦过程中，随载荷增加，先后经历薄膜变形、薄膜与基体共同变形及薄膜剥离三个阶段；在薄膜变形阶段，划擦对薄膜的损害较小；当压头进入薄膜一定深度后，划擦后薄膜与基体的变形不同步，造成薄膜沿划痕向两边形成整齐排列的小裂纹，呈鱼骨状；达到临界载荷值时，薄膜在界面处发生脆性剥落；随膜厚增加，薄膜的临界载荷增大，因其残余应力的相应增大而发生大面积脆性剥落．

关键词: 类金刚石薄膜, 纳米压入, 纳米划痕, 生物材料

Abstract: Diamond-like carbon (DLC) films were prepared on Ti alloy substrate with an rf-plasma enhanced chemical vapor deposition method (rf PECVD), their nano-mechanical
properties were evaluated by using a Nano Indenter system with attachments of Continues Stiffness Measurement (CSM) and lateral force measurement (LFM).
The results show that the hardness of those films increases with film thickness, but their increment is small; during scratching, three processes containing fully
elastic recovery, asynchronous recovery of films and substrate, and delaminating of films, successively occur as the increase of load; at the first regime, no
damage could be found on the surface of films, in the second regime, the trace like fish bone formed; as the thickness of films increases, the critical load increases,
but the delamination of films is more severe, which may be attributed to the increase of internal stress in the films.

Key words: diamond-like carbon, nanoindentation, nanoscratch, biomaterials

中图分类号:

O484

黄立业,徐可为,吕坚. 类金刚石薄膜的表面纳米划擦性能评价[J]. 无机材料学报.

HUANG Li-Ye,XU Ke-Wei,LU Jian. Assessment of Nano-Scratch Resistance of Diamond-Like Carbon Films[J]. Journal of Inorganic Materials.

[1]	陈曦, 袁媛, 谭业强, 刘昌胜. 无机非金属生物材料发展战略研究[J]. 无机材料学报, 2025, 40(5): 449-456.
[2]	田睿智, 兰正义, 殷杰, 郝南京, 陈航榕, 马明. 基于微流控技术的纳米无机生物材料制备: 原理及其研究进展[J]. 无机材料学报, 2025, 40(4): 337-347.
[3]	赵志翰, 郭鹏, 魏菁, 崔丽, 刘山泽, 张文龙, 陈仁德, 汪爱英. Ti-DLC薄膜压阻性能及载流子输运行为研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 879-886.
[4]	赵睿, 毛飞, 钱晖, 杨晓, 朱向东, 张兴栋. 微纳米结构生物材料在骨组织再生修复中的研究进展[J]. 无机材料学报, 2023, 38(7): 750-762.
[5]	黄慧, 陈雨. 材料医学和医学材料[J]. 无机材料学报, 2022, 37(11): 1151-1169.
[6]	王恩典, 常江. 钼掺杂铜硅钙石的制备及其抗菌性能和细胞相容性研究[J]. 无机材料学报, 2021, 36(7): 738-744.
[7]	孙团伟,朱英杰. 一步溶剂热法合成锶掺杂羟基磷灰石超长纳米线[J]. 无机材料学报, 2020, 35(6): 724-728.
[8]	马铭, 卢伟鹏, 曹霄峰, 毛克亚, 郭燕川. 微米级椭球形掺铕羟基磷灰石的发光和细胞毒性研究[J]. 无机材料学报, 2016, 31(8): 890-896.
[9]	姜金龙, 王琼, 黄浩, 张霞, 王玉宝, 耿庆芬. 紫外光辐照下钛硅共掺杂类金刚石薄膜微结构的演化[J]. 无机材料学报, 2014, 29(9): 941-946.
[10]	陈峰, 孙团伟, 漆超, 吴进, 崔大祥, 朱英杰. 微波辅助溶剂热法制备磷酸钙微球和多面体[J]. 无机材料学报, 2014, 29(7): 776-780.
[11]	吕晓迎, 黄炎, 俞亚东, 杨雅敏. 基因/蛋白质组学技术在生物材料生物相容性研究中的应用[J]. 无机材料学报, 2013, 28(1): 21-28.
[12]	施剑林, 陈雨, 陈航榕. 多功能介孔氧化硅基纳米诊疗剂的研究进展[J]. 无机材料学报, 2013, 28(1): 1-11.
[13]	李红凯, 林国强, 董闯. 脉冲偏压电弧离子镀制备C_1-x-yN_xZr_y超硬复合薄膜[J]. 无机材料学报, 2010, 25(5): 517-521.
[14]	邹俭鹏,阮建明,周忠诚,黄伯云,陈启元. 316L纤维尺寸和含量对HA-ZrO₂(CaO)/316L纤维复合生物材料性能的影响[J]. 无机材料学报, 2007, 22(5): 1001-1006.
[15]	李延报,李东旭,翁文剑. 无定形磷酸钙及其在生物医学中的应用[J]. 无机材料学报, 2007, 22(5): 775-782.